JPH07174106A - 電磁比例圧力制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】簡単な構造でしかもオイルの清浄度が低くても
これに影響されずフィードバック圧を確実に受圧して精
度よく比例制御を行うことができるようにする。 【構成】バルブボディ１の中央にタンクポート１００
ａ，両側に第１，第２アクチュエータポート１０１ａ，
１０１ｂを備え，スプール穴１０が油圧導入通路１０３
ａ，１０３ｂ及び径大穴部１０８ａ，１０８ｂ並びに径
小穴部１０７を有する。一対の第１，第２スプール２
ａ，２ｂがスプール穴に内挿され，先端がタンクポート
の中心で当接するようにセンタリング用スプリング４
ａ，４ｂで付勢され，両スプールは第１，第２ソレノイ
ド３ａ，３ｂにより動かされると共に，径大ロッド部２
０と径小ロッド部２１を有し，径小ロッド部は環状つば
２４を，径大ロッド部と径小ロッド部の境界部位にフィ
ードバック圧受圧用の環状つば２３を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電磁比例圧力制御弁たと
えば４ＷＳシステムなどに好適な電磁比例圧力制御弁に
関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のステアリングシステムとして、
自動車の後輪に油圧パワーシリンダからなる油圧ステア
リング装置を設け、これと油圧ポンプを結ぶ系に両側に
ソレノイドを有する電磁式比例圧力制御弁を設け、マイ
クロコンピュータによりいずれかのソレノイドに通電す
ることで油圧ステアリング装置の転舵室の油圧を制御す
ることは従来公知であり、実開平４−８０９０４号公報
や実公平４−２６７２３号公報にはこのシステムに用い
られる電磁式比例圧力制御弁が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】先行技術においては、
バルブボデイ穴に第１制御圧ポートと第２制御圧ポート
を設け、バルブボデイ穴には油圧導入ポートから導かれ
た油圧を第１制御圧ポートと第２制御圧ポートとに逆比
例的に切り換える１本のスプールを配し、そのスプール
をバルブボデイ両端に設けた第１ソレノイドと第２ソレ
ノイドで摺動させるようにしている。そして、スプール
の両端部にはそれぞれパイロットピストンを摺動可能に
挿入した第１ピストン室と第２ピストン室とを設け、第
１ピストン室には第１制御圧ポートの油圧を導入する第
１フィードバック通路を、第２ピストン室には第２制御
圧ポートの油圧を導入する第２フィードバック通路を設
け、両制御圧ポートの油圧を第１第２の両ソレノイドの
電磁力とフィードバック圧との釣合いで決定するように
していた。しかしながら、ステアリング用のオイルは使
用環境などからあまり高い清浄度は望めず、第１、第２
の制御圧ポートからパイロットピストンに到るフィード
バック油中にゴミが混在し、それが各ピストン室に溜る
ことが不可避的である。このため先行技術ではパイロッ
トピストンの外周とパイロット室穴の微小な摺動隙間に
ゴミが詰ってパイロットピストンがスティック現象を起
しやすいという問題があった。このスティック現象は制
御不能状態を招き、人命にかかわる事態となるため改善
が必要である。この対策として実開平４−２６７２３号
公報では第１，第２の各フィードバック通路にフィルタ
を装填するようにしている。しかし、フィードバック通
路はピストン室よりも断面積が小さいためフィードバッ
ク通路に納めるフィルタも小さな断面積のものとなり、
ろ過面積を十分に取ることができない。このため、比較
的短期間のうちに目詰りを起し、これによってパイロッ
トピストンへのフィードバック圧付加状態に異状をきた
し、制御圧ポートの圧力制御に変調を起こさせるという
問題があった。また、先行技術はパイロットピストンや
フィルタを２つずつ必要とするためスプール部品数が多
くなってスプール構造が複雑となり、さらに、パイロッ
トピストンを微小な隙間で摺動させるべくピストンやピ
ストン室壁に高精度加工を要したり、フィルタをフィー
ドバック油圧で位置ずれしないように固定することが必
要なため、部品数とあいまってコストも高くなるという
問題もあった。

【０００４】本発明は前記のような問題点を解消するた
めに創案されたもので、その目的とするところは、簡単
な構造でしかもオイルの清浄度が低くてもこれに影響さ
れずフィードバック圧を確実に受圧して精度よく比例制
御を行うことができる耐コンタミネーション性のよい電
磁比例圧力制御弁を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、中央にタンクポートをその両側に第１，第２
のアクチュエータポートをそしてそれらアクチュエータ
ポートの両側に油圧導入通路を備え、かつスプール穴が
油圧導入通路と第１アクチュエータポートを結ぶ領域お
よび油圧導入通路と第２アクチュエータポートを結ぶ領
域にそれぞれ径大穴部を有し、第１，第２アクチュエー
タポートとタンクポート間に径小穴部を有するバルブボ
デイと、前記バルブボデイの両端から対向状にスプール
穴に内挿され先端が前記タンクポートの中心で当接する
ようにセンタリング用スプリングで付勢された一対の第
１，第２スプールと、それら第１，第２のスプールをそ
れぞれ電磁力に応じて動かす第１，第２ソレノイドを備
え、前記第１，第２スプールのそれぞれが、拡径穴部と
の間に流通路を形成し得る径の径大ロッド部と、径穴部
との間に流通路を形成し得る径の径小ロッド部を有する
とともに、径小ロッド部には、中立状態のときにアクチ
ュエータポートに位置しスプールの移動時にタンクポー
トとアクチュエータポートを遮断可能な環状つばを有
し、径大ロッド部と径小ロッド部との境界部位には、ス
プールが中立状態のときにアクチュエータポートに位置
し、スプールの移動時に径小穴部に嵌まるフィードバッ
ク圧受圧用の環状つばを有している構成としている。

【０００６】

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面に基いて説明
する。図１ないし図３は本発明による電磁比例圧力制御
弁を４ＷＳシステムに適用した実施例を示している。図
１において、Ｅは自動車の後輪Ｄに設けられ油圧ステア
リング装置であり、油圧の導入により後輪Ｄを右に転舵
する右転舵室Ｒと、同様に左に転舵する左転舵室Ｌを有
している。Ａは本発明による電磁比例圧力制御弁であ
り、油圧ポンプＰの吐出側と油圧ステアリング装置Ｅ間
に介在されている。上記電磁比例圧力制御弁Ａは、バル
ブボデイ１と、一対の第１，第２スプール２ａ，２ｂ
と、第１スプール２ａを右行させる第１ソレノイド３ａ
と、第２スプール２ｂを左行させる第２ソレノイド３ｂ
とを有している。

【０００７】バルブボデイ１にはスプール穴１０が設け
られており、このスプール穴１０と交差する関係で中央
にリング状のタンクポート１００ａ形成され、該タンク
ポート１００ａはタンク通路１００ｂを介してタンクＴ
に接続されている。また、タンクポート１００ａの両側
にはリング状の第１アクチュエータポート１０１ａと第
２アクチュエータポート１０１ｂが形成されており、第
１アクチュエータポート１０１ａは第１通路１０２ａを
介して前記油圧ステアリング装置Ｅの左転舵室Ｌに接続
されており、第２アクチュエータポート１０１ｂは第２
通路１０２ｂを介して右転舵室Ｒに接続されている。さ
らに、前記第１アクチュエータポート１０１ａの左側に
は第１油圧導入通路１０３ａが、第２アクチュエータポ
ート１０１ｂの右側には第２油圧導入通路１０３ｂがそ
れぞれ穿設されており、第１油圧導入通路１０３ａと第
２油圧導入通路１０３ｂはバルブボデイ外の油圧供給路
(バルブボデイに穿ってもよい)１０５ａ，１０５ｂを介
して前記油圧ポンプＰの吐出路１０５と接続されてい
る。そして、スプール穴１０は前記第１油圧導入通路１
０３ａと第２油圧導入通路１０３ｂよりも外側の軸線上
にバルブボデイ端面に開口する第１背室１０６ａと第２
背室１０６ｂがそれぞれ設けられている。

【０００８】前記スプール穴１０は軸線方向で一様な径
でなく段付き穴となっている。すなわち、タンクポート
１００ａから第１アクチュエータポート１０１ａ，第２
アクチュエータポート１０２に到るまでの中央領域は径
小穴部１０７，１０７となっており、第１背室１０６ａ
の端から第１アクチュエータポート１０１ａに到る領域
と、第２背室１０６ｂから第２アクチュエータポート１
０１ｂに到る領域は、それぞれ径小穴部１０７，１０７
よりも相対的に拡大した断面積の径大穴部１０８ａ，１
０８ｂとなっており、それら径大穴部１０８ａ，１０８
ｂは同一の寸法となっている。

【０００９】第１スプール２ａと第２スプール２ｂは同
寸法、同形状の一対の段付きスプールからなり、前記ス
プール穴１０に左右から対向状に挿入され、第１背室１
０６ａと第２背室１０６ｂに配したセンタリング用スプ
リング４ａ，４ｂで付勢されることでタンクポート１０
０ａの中央線上で先端面同士が当接している。それら第
１スプール２ａと第２スプール２ｂは、第１背室１０６
ａ(第２背室１０６ｂ)に位置する後端から第１アクチュ
エータポート１０１ａ(第２アクチュエータポート１０
１ｂ)に到る領域に径大穴部１０８ａ(１０８ｂ)との間
で所定の大きさの流通路Ｆ１を形成し得る径の径大ロッ
ド部２０を有し、径大ロッド部２０から先端に達する領
域は径小穴部１０７，１０７との間に所定の大きさの流
通路Ｆ２を形成し得る径の径小ロッド部２１をそれぞれ
有している。

【００１０】そして、径大ロッド部２０には第１油圧導
入通路１０３ａ(第２油圧導入通路１０３ｂ)から第１背
室１０６ａ(第２背圧室１０６ｂ)間の径大穴部１０８ａ
（１０８ｂ）に常に摺接するガイドランド２２が形成さ
れる一方、径大ロッド部２０の端部すなわち図１に示す
中立状態で第１アクチュエータポート１０１ａ(第2アク
チュエータポート１０１ｂ)に位置する部位には、スプ
ール移動時に径大穴部１０８ａ(１０８ｂ)に嵌まって第
１アクチュエータポート１０１ａ(第２アクチュエータ
ポート１０１ｂ)と油圧導入通路１０３ａ(１０３ｂ)間
を遮断し得る外径のフィードバック圧受圧用の環状つば
２３が形成されている。径小ロッド部２１には、スプー
ルがいずれの位置にあっても第１アクチュエータポート
１０１ａ(第２アクチュエータポート１０１ｂ)とタンク
通路１００間の径小穴部１０７に摺接するガイドランド
２４が形成されており、このガイドランド２４と前記ガ
イドランド２２とによって第１スプール２ａと第２スプ
ール２ｂは直進性が得られるようになっている。ガイド
ランド２４には第１アクチュエータポート１０１a(第2
アクチュエータポート１０１ｂ)とタンク通路１００間
で圧油の流通を許すため、図２のように数個所にカット
面２４０が形成されている。このガイドランド２４と前
記フィードバック圧受圧用の環状つば２３の間の径小ロ
ッド部２１には、中立状態で第１アクチュエータポート
１０１a(第２アクチュエータポート１０１ｂ)内にあ
り、スプールの移動時に径小穴部１０７に嵌まってタン
クポート１００ａと第１アクチュエータポート１０１ａ
(第２アクチュエータポート１０１ｂ)間を遮断可能な相
対的に径小な環状つば２５が形成されている。この環状
つば２５の外径はガイドランド２４の外径と一致し、か
つ前記径大ロッド部２０の外径と一致している。前記径
大ロッド部２０にはガイドランド２２の後端面に当接す
るばね受けリング２６が取り付けられており、該ばね受
けリング２６と第１ソレノイド３ａ(第２ソレノイド３
ｂ)のケーシング端面間に前記したセンタリング用スプ
リング４ａ，４ｂが介装されている。この構造に代えて
ガイドランド２２の後端面側にばね受けを兼ねたストッ
パ用つばを設けてもよい。第１スプール２ａと第２スプ
ール２ｂは第１背室１０６ａ内と第２背室１０６ｂ内に
リークした油を抜くため、それぞれ先端から径大ロッド
部後端部分に達するドレン穴２７が穿設されており、そ
のドレン穴２７は半径方向孔２７０をもって第１背室１
０６ａ(第２背室１０６ｂ)に通じ、また半径方向孔２７
１をもってタンクポート１００ａに通じている。

【００１１】第１ソレノイド３ａと第２ソレノイド３ｂ
は、それぞれ図示しないマイクロコンピュータからの制
御電流により制御される電磁コイル３０と、これに対す
る通電よって吸引されるアーマチュア３１と、該アーマ
チュア３１の動きを第１スプール２ａ(第２スプール２
ｂ)に伝達する伝達要素３２と、アーマチュア３１を定
位置に保持するためのスプリング３３を有しており、伝
達要素３２はこの実施例ではスプリングであるが、プラ
ンジャであってもよいことは勿論である。

【００１２】

【実施例の作用】次に実施例に示すものの作用を説明す
る。図１に示す中立時においては、第１スプール２ａと
第２スプール２ｂはセンタリング用スプリング４ａ，４
ｂの付勢力によって先端面同士がタンク通路ポート１０
０ａの中央線上で当接しあっており、フィードバック圧
受圧用の環状つば２３，２３と環状つば２５，２５はそ
れぞれ第１，第２アクチュエータポート１０１ａ，１０
ｂに位置し、タンクポート１００ａと第１，第２アクチ
ュエータポート１０１ａ，１０１ｂおよびタンク通路１
００ｂと第１，第２油圧導入通路１０３ａ，１０３ｂは
すべて連通状態にある。油圧ポンプＰから吐出された油
は、油圧供給路１０５ａ，１０５ｂを経て第１油圧導入
通路１０３ａと第２油圧導入通路１０３ｂに流入し、そ
れぞれ大径ロッド部２１，２１と径大穴部１０８ａ，１
０８ｂ間の流通路Ｆ１，Ｆ１から第１，第２アクチュエ
ータポート１０１ａ，１０１ｂに入り、径小穴部１０
７，１０７とカット面２４０,２４０間の流通路Ｆ２，
Ｆ２を経てタンクポート１００ａに合流し、タンク通路
１００ｂを介してタンクＴに戻される。第１スプール２
ａと第２スプール２ｂにおける両環状つば２５，２５同
士およびフィードバック圧受圧用の環状つば２３，２３
同士の受圧面積は等しく、第１油圧導入通路１０３ａと
第２油圧導入通路１０３ｂに流入する油圧も等しいため
第１スプール２ａと第２スプール２ｂは動かず、第１，
第２アクチュエータポート１０１ａ，１０１ｂは等圧に
保たれ、油圧ステアリング装置Ｅの両転舵室Ｌ，Ｒの圧
力は低圧で等しく保たれるため、後輪Ｄは直進状態にあ
る。

【００１３】次にマイクロコンピュータからの制御電流
が第１ソレノイド３ａの電磁コイル３０に比例上昇的に
印加されるとアーマチュア３１は右方に移動し、伝達要
素とてのスプリング３２が第１スプール２ａの端面を押
圧し、第２ソレノイド３ｂに属する伝達要素としてのス
プリング３２とセンタリング用スプリング４ｂが圧縮さ
れるため、第１スプール２ａと第２スプール２ｂは一体
に右方に摺動する。これによって図５のように第２スプ
ール２ｂのフィードバック圧受圧用の環状つば２３の右
端が径大穴部１０８ｂの左端開口を次第に絞って閉鎖さ
せ、第１スプール２ａの環状つば２５の右端が径小穴部
１０７の左端開口を次第に絞って閉鎖させる。このた
め、圧油は第１アクチュエータポート１０１ａにだけ送
りこまれ、第１アクチュエータポート１０１ａの油圧が
上昇する。この第１アクチュエータポート１０１ａの圧
力が上昇すると、その圧力は第１スプール２ａのフィー
ドバック圧受圧用の環状つば２３に作用するが、フィー
ドバック圧受圧用の環状つば２３の右側面２３０は環状
つば２５の左側面２５０よりも受圧面積が大きいため、
第１スプール２ａは第１ソレノイド３ａ側に押し戻さ
れ、第２スプール２ｂは第２ソレノイド３ｂに属するス
プリング３２とセンタリング用スプリング４ｂの押圧で
第１スプール２ａと一体に移動する。これにより、第１
ソレノイド３ａの電磁力と第１ソレノイド３ａに属する
スプリング３２の力の合力と、第１スプール２ａに働く
フィードバック圧力と第２ソレノイド３ｂに属するスプ
リング３２の力およびセンタリング用スプリング４ａの
力の合力とが釣り合う位置に第１，第２スプール２ａ，
２ｂは位置修正され、第１アクチュエータポート１０１
ａの圧力は制御電流に基づく所定の圧力に保たれる。こ
れにより油圧ステアリング装置Ｅの左転舵室Ｌの油圧が
上昇し、後輪Ｄが所定角度左転舵される。

【００１４】次に中立状態から第２ソレノイド３ｂの電
磁コイル３０に制御電流を印加し比例的に上昇させれ
ば、アーマチュア３１が左行することによりスプリング
３２で第２スプール２ｂが押圧され、第１ソレノイド側
のスプリング３２とセンタリング用スプリング４ａが圧
縮されるため、第２スプール２ｂと第１スプール２ａは
一体に左方向に移動する。これにより第１スプール２ａ
の第１アクチュエータポート１０１ａ内に位置していた
フィードバック圧受圧用の環状つば２３が拡径穴部１０
８ａを次第に閉じ、第２スプール２ｂの環状つば２５が
径小穴部１０７を次第に閉じるため、油圧ポンプＰから
の圧油が第２アクチュエータポート１０１ｂに流入し、
第２アクチュエータポート１０１ｂの圧力が上昇され
る。この上昇した油圧が第２アクチュエータポート１０
１ｂ内に位置する第２スプール２ｂのフィードバック圧
受圧用の環状つば２３の左側面２３０と環状つば２５の
右側面２５０に作用するが、前記左側面２３０の受圧面
積が右側面２５０の受圧面積よりも大きいため、第２ス
プール２ｂは右方向すなわち第２ソレノイド３ｂ側に移
動し、前記した場合と同様にフィードバック圧力と電磁
力との釣り合う位置に保たれる。このため油圧ステアリ
ング装置Ｅでは右転舵室Ｒの圧力が上昇し、後輪Ｄが所
定角度の右転舵状態となるように作動される。前記第
１，第２スプール２ａ，２ｂの作動時にガイドランド２
４，２４から第１，第２の背室１０６ａ，１０６ｂに漏
れた油は半径方向孔２７０，２７０からドレン穴２７，
２７を通って第１，第２スプールの先端に到り、タンク
ポート１００ａに常時通じている半径方向孔２７１，２
７１からタンクＴに導かれるため、第１，第２スプール
２ａ，２ｂは油圧ロックされない。

【００１５】以上のように第１アクチュエータポート１
０１ａと第２アクチュエータポート１０１ｂの油圧は、
第１，第２ソレノイド３ａ，３ｂの電磁力と、第１，第
２スプール２ａ，２ｂに作用するフィードバック圧との
釣合いで決定されるが、本発明はそのフィードバック圧
を第１，第２スプール２ａ，２ｂの外周に設けた受圧用
の環状つば２３，２３を利用して受け、該環状つばの左
右両面の環状受圧面積差によってスプールを直接移動さ
せるようにしているため、ステアリング用のオイルにゴ
ミが混入していてもそれによる影響を受けることがな
く、フィードバック圧をスプール内の細孔に導いてパイ
ロットピストンを動かす方式のようなゴミの溜りやパイ
ロットピストンの摺動隙間への詰り、それによるパイロ
ットピストンのスティックといった現象を完全に回避す
ることができ、ソレノイドの電磁力特性に対応した精度
の高い油圧制御を行うことができる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明した本発明によるときには、両
端にソレノイドを有し２系統の油圧を比例制御するため
の圧力制御弁において、バルブボデイ１の中央にタンク
ポート１００ａを、その両側に第１，第２のアクチュエ
ータポート１０１ａ，１０１ｂを、またその両側に第
１，第２の油圧導入穴１０３ａ，１０３ｂを配し、１対
の第１，第２のスプール２ａ，２ｂをバルブボデイ１の
両側からセンタリング用スプリング４ａ，４ｂを介して
押込んで先端同士をタンクポート１００ａで突合せ、そ
の第１，第２のスプール２ａ，２ｂを径大ロッド２０と
径小ロッド２１を有する段付き構造とし、径大ロッド部
２０と径小ロッド部２１の境界位置にフィードバック圧
受圧用の環状つば２３を形成し、この環状つば２３をス
プール中立状態で第１，第２のアクチュエータポート１
０１ａ，１０１ｂに位置させ、スプール移動時に一方の
油圧導入穴１０３ａまたは１０３ｂとアクチュエータポ
ート１０１ａまたは１０１ｂとを遮断させるようにして
いるため、オイルの清浄度が低くてもこれに影響を受け
ず精度よく電磁比例制御を行うことができる。しかも、
スプール構造が簡単で部品点数も少なく、安価に実施で
きるというすぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電磁比例圧力制御弁の一実施例を
示す縦断側面図である。

【図２】図１の部分的拡大図である。

【図３】図１におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図である。

【図４】本発明における第１スプールの斜視図である。

【図５】第１ソレノイドを作動した状態を示す拡大断面
図である。

【符号の説明】

１ バルブボデイ ２ａ 第１スプール ２ｂ 第２スプール ３ａ 第１ソレノイド ３ｂ 第２ソレノイド ４ａ，４ｂ センタリング用スプリング １０ スプール穴 ２０ 径大ロッド部 ２１ 径小ロッド部 ２３ フィードバック受圧用の環状つば ２４ 環状つば １００ａ タンクポート １０１ａ 第１アクチュエータポート １０１ｂ 第２アクチュエータポート １０３ａ 第１油圧導入通路 １０３ｂ 第２油圧導入通路 １０８ａ，１０８ｂ 径大穴部 １０７ 径小穴部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中央にタンクポートをその両側に第１，第
   ２のアクチュエータポートをそしてそれらアクチュエー
   タポートの両側に油圧導入通路を備え、かつスプール穴
   が油圧導入通路と第１アクチュエータポートを結ぶ領域
   および油圧導入通路と第２アクチュエータポートを結ぶ
   領域にそれぞれ径大穴部を有し、第１，第２アクチュエ
   ータポートとタンクポート間に径小穴部を有するバルブ
   ボデイと、前記バルブボデイの両端から対向状にスプー
   ル穴に内挿され先端が前記タンクポートの中心で当接す
   るようにセンタリング用スプリングで付勢された一対の
   第１，第２スプールと、それら第１，第２のスプールを
   それぞれ電磁力に応じて動かす第１，第２ソレノイドを
   備え、前記第１，第２スプールのそれぞれが、拡径穴部
   との間に流通路を形成し得る径の径大ロッド部と、径穴
   部との間に流通路を形成し得る径の径小ロッド部を有す
   るとともに、径小ロッド部には、中立状態のときにアク
   チュエータポートに位置しスプールの移動時にタンクポ
   ートとアクチュエータポートを遮断可能な環状つばを有
   し、径大ロッド部と径小ロッド部との境界部位にはスプ
   ールが中立状態のときにアクチュエータポートに位置
   し、スプールの移動時に径小穴部に嵌まるフィードバッ
   ク圧受圧用の環状つばを有していることを特徴とする電
   磁比例圧力制御弁。